A Eletroquímica pode ser descrita como o aproveitamento das reações de oxirredução

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Logo, o eletrodo mergulhado na solução mais concentrada funciona como catodo, pois ocorre a reação de redução, e portanto absorção de eletrons, e o eletrodo mergulhado na solução menos concentrada funciona com ânodo.

E como os metais utilizados são iguais, a sua tendência para sofrerem redução ou oxidação é semelhante, pelo que a energia elétrica produzida será muito pequena, não chegando à ordem de grandeza dos Volts.

- Conversão de energia elétrica em energia química

Trata-se da eletrólise, uma reação não espontânea provocada pelo fornecimento de corrente elétrica por um meio no estado líquido que possui íons, produzindo reações químicas que transformam energia elétrica em energia química. Se o líquido for uma substância fundida e não houver presença de água, é nomeada uma eletrólise ígnea. Mas se for uma solução aquosa, é nomeada uma eletrólise em meio aquoso.

[pic 4]

A eletrólise é feita em uma cuba eletrolítica, onde o líquido é colocado e são mergulhados nele dois eletrodos: geralmente inertes, feitos de platina ou grafita, ou podem ser eletrodos ativos, que sofrem reação de oxirredução. Os principais casos de uso de eletrodos ativos são: a purificação eletrolítica de metais, como o zinco, cobalto, níquel e, principalmente, o cobre, e também a galvanoplastia.

No caso da Purificação Eletrolítica do Cobre, há capacidade de produzir cobre com uma pureza de cerca de 99,9% e é usado, principalmente, para fazer fios de cobre que, se tiverem o mínimo de impureza, podem ter a sua capacidade de conduzir a corrente elétrica muito diminuída. E na Galvanoplastia, é aplicado um revestimento metálico (de um metal mais nobre) sobre um material que se deseja proteger de corrosão. A peça que será recoberta é o próprio catodo, já o anodo deve ser constituído do metal que se deseja revestir a peça. Pode-se usar também no anodo um eletrodo inerte, e a solução aquosa eletrolítica deve ser feita de um sal do metal que será usado para revestir a peça. Esses eletrodos (ativos ou inertes) estão ligados a um gerador que fornece a corrente elétrica.

Materiais e Métodos

Procedimento 1

Adicionou-se 30 ml de solução de CuSO4 1,0mol/L a um béquer de 50mL e foi promovida a imersão de um placa de cobre. Em outro béquer de 50mL, adicionou-se 30mL de solução de ZnSO4 1,0mol/L e foi promovida a imersão de uma placa de zinco. Conectaram-se os béqueres por meio de um tubo em U, contendo solução aquosa de KCl 1mol/L, sendo suas extremidades vedadas com algodão. Foram conectadas as placas a um multímetro e foi medida a diferença de potencial fornecida pela pilha.

Procedimento 2

A partir da utilização do mesmo sistema montado anteriormente, apenas substituindo-se o eletrodo de zinco (Zn) por um de cobre (Cu), constituído por um béquer de 50mL contido por 30mL de solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4) 0,001 mol/ L, e uma placa de cobre (Cu), conectou-se as placas por meio de um voltímetro, onde, posteriormente determinou-se a diferença de potencial da pilha. Sendo este sistema representado pelo seguinte esquema:

Procedimento 3

Adicionou-se 30 ml de solução de CuSO4 1,0mol/L a um béquer de 50mL e foi promovida a imersão de um placa de cobre. Em outro béquer de 50mL, adicionou-se 30mL de solução de FeCl3 1,0mol/L e foi promovida a imersão de uma outra placa de cobre. Conectaram-se os béqueres por meio de um tubo em U, contendo solução aquosa de KCl 1mol/L, sendo suas extremidades vedadas com algodão. Foram conectadas as placas a um multímetro e foi medida a diferença de potencial fornecida pela pilha.

Procedimento 4

Conectou-se o pólo negativo da fonte retificadora a um prego. Em seguida, o prego foi parcialmente imerso em um béquer de 50mL que continha 30mL de uma solução de CuSO4 1,0mol/L e uma placa de cobre também parcialmente imersa na solução. Assim, o pólo positivo foi conectado a placa de Cu, foi ligada a fonte retificadora na voltagem de 6V.

Resultados e discussões

Procedimento 1

Foram realizadas as imersões das placas de cobre e zinco nos béqueres contendo suas respectivas soluções conforme a figura abaixo:

[pic 5]

Após a imersão das placas, foi medida a diferença de potencial fornecida pela pilha de Daniell, e então foi possível observar que o multímetro marcava um valor de +1,05V. Logo, pode-se concluir que este era o valor da diferença de potencial nessa célula galvânica. Observou-se também, que a solução de sulfato cúprico (CuSO4) estava perdendo sua coloração azulada.

Sabendo que só há uma possibilidade de redução no sistema em questão, conclui-se que os íons Cu+2 presentes na solução de CuSO4 haviam se reduzido a Cu(s), depositando-se sobre a placa de cobre imersa. Como está equacionado abaixo:

Semi-reação catódica: Cu+2(aq) + 2e- → Cu(s)

No eletrodo de zinco, há apenas a possibilidade de oxidação dos íons Zn+2 presentes na solução de ZnSO4. Abaixo está representada a reação química:

Semi-reação anódica: Zn(s) → Zn+2(aq) + 2e-

A saída de íons Cu+2 era esperada devido a redução do mesmo, que passa de Cu+2 a Cu(s) conforme mencionado anteriormente. Isso possibilita a compreensão para o fato de que haveria um excesso na concentração de íons SO42-, uma vez que inicialmente ambos encontravam-se com concentrações iguais e o Cu+2 foi reduzido a Cu(s). No caso da solução de ZnSO4 aconteceria o contrário, já que ocorre a formação de cátions Zn+2 (devido a oxidação da placa de Zn(s) para o meio aquoso), haveria menor concentração de íons SO42- causando um desequilíbrio nas cargas. Tal acontecimento proporcionaria o cessar do fluxo de elétrons através do fio condutor, logo, o processo redox pararia. Para evitar isto, foi utilizada uma ponte salina, que se trata de uma vidraria em formato de U, contendo solução de KCl(aq) 1mol/L. Com o passar do tempo, quando uma espécie se oxidar, haverá um ânion Cloreto para o anodo, buscando um equilíbrio elétrico. O mesmo ocorre no catodo: à medida que o cátion se reduz, íons K+ migram para o meio, equilibrando assim, as cargas.

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